تقویتکنندۀ لیزری نوین، راه را برای «ابرلیزرها» هموار میکند؛ اینترنت ۱۰ برابر سریعتر در راه است
تقویتکنندۀ لیزری نوین، راه را برای «ابرلیزرها» هموار میکند؛ اینترنت ۱۰ برابر سریعتر در راه است
به گزارش gsxr و به نقل از لایو ساینس، تقویتکنندههای نوری وظیفه دارند شدت پرتوهای لیزر را افزایش دهند. این فناوری جدید با گسترش پهنای باند — یعنی گسترهای از طول موجهای نوری که قابلیت تقویت دارند — امکان انتقال حجم بسیار بیشتری از دادهها را در زمان کمتر فراهم میکند. به بیان ساده، هرچه پهنای باند بیشتر باشد، ظرفیت انتقال اطلاعات نیز افزایش مییابد.
در دنیایی که مصرف داده هر روز بیشتر میشود، چنین نوآوریهایی بیش از پیش حیاتیاند. به گزارش «نوکیا بللبز» در گزارش جهانی ترافیک شبکهها، میزان تبادل داده تا سال ۲۰۳۰ دو برابر خواهد شد.
در حال حاضر، سیستمهای مخابراتی نوری دادهها را از طریق پالسهای نوری لیزر درون فیبرهای نوری منتقل میکنند. این فیبرها که رشتههایی باریک از جنس شیشه هستند، دادهها را با سرعت نور جابجا میکنند.
اما سرعت جابهجایی اطلاعات به ظرفیت تقویتکنندۀ لیزری وابسته است؛ تقویتکنندهای که میزان خاصی از طول موجهای نوری را تقویت میکند. بنابراین، گسترش این پهنای باند برابر است با جهشی عظیم در سرعت و حجم انتقال اطلاعات.
گفتنی است فناوری رایج در این زمینه بر پدیدهای به نام «گسیل تحریکشده» متکی است؛ فرایندی که در آن، ورود یک فوتون منجر به آزادسازی فوتونی دیگر با همان انرژی و جهت میشود.
با این حال، پژوهشگران دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد به سرپرستی «پتر آندرسون» موفق به طراحی تقویتکنندۀ نوری جدیدی شدهاند که با بهرهگیری از مفهومی موسوم به «تقویت نوری با بازده بالا»، توانسته مرزهای کنونی را پشت سر بگذارد.
به گفتۀ آندرسون، تقویتکنندههای متداول تنها پهنای باندی حدود ۳۰ نانومتر را پوشش میدهند، اما فناوری جدید آنها پهنایی ۳۰۰ نانومتری دارد. این بدان معناست که سیستم پیشنهادی آنها میتواند در هر ثانیه ده برابر بیشتر از نمونههای فعلی داده منتقل کند.
در ساخت این تقویتکننده از «نیترید سیلیکون» استفاده شده — مادهای سرامیکی سخت و مقاوم در برابر دمای بالا. افزون بر این، پژوهشگران با طراحی راهبرهای موجی مارپیچی موفق به هدایت مؤثر پالسهای لیزری و حذف نویزها و ناهنجاریها شدهاند؛ نکتهای کلیدی برای انتقال دادههای دقیق و سریع.
طراحی مارپیچی این راهبرهای موجی نیز انتخابی هوشمندانه بوده است. برخلاف انواع دیگر، این ساختارها امکان ایجاد مسیرهای نوری طولانیتری را در فضای کوچکی فراهم میکنند؛ موضوعی که باعث افزایش «برهمکنش چهارموجی» میشود. این پدیده، در ترکیب چند فرکانس نوری با یکدیگر باعث تقویت خروجی با حداقل نویز میگردد.
اگرچه سرعت نور در تمام سیستمها ثابت است، اما افزایش پهنای باند در این تقویتکننده باعث میشود اطلاعات بیشتری در همان مدت زمان منتقل شود. در حال حاضر، این تقویتکننده در بازهای بین ۱۴۰۰ تا ۱۷۰۰ نانومتر فعالیت میکند.
گام بعدی در توسعۀ این فناوری، بررسی عملکرد آن در طول موجهای دیگر از جمله نور مرئی (۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر) و فروسرخ بلند (۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ نانومتر) خواهد بود.
کاربردهای این فناوری بسیار گستردهاند. از افزایش چشمگیر سرعت اینترنت گرفته تا زمینههایی چون تصویربرداری پزشکی، میکروسکوپی، طیفسنجی و هولوگرافی.
آندرسون میگوید: «با اصلاحات جزئی در طراحی، میتوان این تقویتکننده را برای نور مرئی و فروسرخ نیز به کار برد.» این قابلیت میتواند ابزارهای نوری در تشخیص، تحلیل و درمان بیماریها را بهمراتب دقیقتر و کوچکتر سازد.
بهویژه در تشخیص زودهنگام بیماریها، پهنای باند وسیعتر به معنای تحلیل و تصویربرداری دقیقتری از بافتها و اندامها خواهد بود؛ گامی حیاتی برای پیشگیری و درمان زودهنگام.
در نهایت، مینیاتوری شدن این فناوری نیز اهمیت بالایی دارد. کوچکتر شدن ابزارهای لیزری نهتنها هزینهها را کاهش میدهد، بلکه امکان استفاده از آنها را در کاربردهایی نظیر پهپادها، تجهیزات پوشیدنی پزشکی و حتی رایانههای کوانتومی نسل آینده فراهم میکند.
